|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Типи вітроенергетичних установок. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Відомо багато різних вітроенергетичних установок (ВЕС), але їх можна розділити на два типи: з горизонтальною і вертикальною віссю обертання. Перші мають складну конструкцію, зате мають більш високий коефіцієнт використання енергії вітру, тому частіше застосовуються в промисловості. Другі - простіші у конструкції, але менш продуктивні. На ринку вони зустрічаються рідко і зазвичай застосовуються в приватних будинках. Горизонтальні (крильчаті) вітроколеса Широкого поширення набули вітроустановки з крильчастими вітроколесами та горизонтальною віссю обертання (рис.1). Серед них найбільшого розвитку набули дво- та трилопатеві вітроколеса. Горизонтальні (крильчаті; ВЕС - лопатеві механізми з горизонтальною віссю обертання. Швидкість обертання і простота виготовлення зумовили широке застосування крильчатих вітрогенераторів у промисловості. Щоб забезпечити максимальну швидкість обертання, лопаті крильчастого вітряного генератора повинні розташовуватися вертикально - перпендикулярно. - стабілізатор Горизонтальні ВЕС можуть безпосередньо з'єднуватися з генератором без мультиплікаторів У крильчатих вегрегенераторів набагато вищий коефіцієнт використання енергії вітру В той же час швидкість обертання у них обернено пропорційна кількості крил. кількістю лопат більше трьох практично не використовуються. Обертальний момент вітроколеса в них створюється підйомною силою, що утворюється при обтіці профілю лопат повітряним потоком. В результаті кінетична енергія повітряного потоку в межах площі, омітається лопатями, перетворюється на механічну енергію обертання вітроколеса. Потужність, що розвивається на осі вітроколеса, пропорційна квадрату його діаметра та кубу швидкості вітру. За класичною теорією М. Є. Жуковського, для ідеального вітроколеса коефіцієнт використання енергії вітру ξ=0,593. Тобто ідеальне вітроколесо (з нескінченним числом лопатей) може витягти 59,3% енергії, що проходить через поперечний переріз. Реально практично у кращих швидкохідних коліс максимальне значення коефіцієнта використання енергії вітру сягає 0,45-0,48, а тихохідних - до 0,36-0,38. Важливою характеристикою вітроколеса є його швидкохідність, що є відношенням швидкості руху кінця лопаті до швидкості вітрового потоку. Кінець лопаті зазвичай рухається в площині вітроколеса зі швидкістю, яка в кілька разів вища за швидкість вітру. Оптимальні значення швидкохідності дволопатевого колеса - 5-7, трилопатевого - 4-5, шестилопатевого - 2,5-3,5. З конструктивних характеристик потужність вітроколеса основний вплив мають його діаметр, і навіть форма і профіль лопатей. Потужність мало залежить від кількості лопатей. Частота обертання вітроколеса пропорційна швидкохідності та швидкості вефа і обернено пропорційна діаметру. На величину потужності впливає також висота розташування центру колеса, оскільки швидкість вітру залежить від висоти. Потужність ВЕУ, як зазначалося, пропорційна швидкості вітру третього ступеня. При розрахунковій швидкості вітру та вище забезпечується робота ВЕУ з номінальною потужністю. При швидкостях вітру нижче за розрахункову потужність вітроустановки може становити 20-30% від номінальної і менше. При таких режимах роботи відбуваються великі втрати енергії в генераторах внаслідок їх низьких ККД на малих навантаженнях, а асинхронних генераторах виникають, крім того, великі реактивні струми, які необхідно компенсувати. Для виключення цього недоліку деяких ВЕУ застосовують генератори з номінальними потужностями 100 і 20-30% від номінальної потужності ВЕУ. При слабких вітрах першим генерагора відключається У деяких ВЕУ малий генератор забезпечує також можливість роботи установки при малих швидкостях вітру при знижених оборотах з високим значенням коефіцієнта використання енергії вітру. малої потужності за допомогою хвоста (хвостового оперення), в агрегатах невеликої та середньої потужності - за допомогою механізму віндроз, а в сучасних великих установках - спеціальною системою орієнтування, що отримує керуючий імпульс віддавача напряму вітру (флюгера), встановленого нагорі на гондолі вітроустановки. Механізм віндроз є одним або двома невеликими вітроколесами, площина обертання яких перпендикулярна до площини обертання основного колеса, що працюють на привід черв'яка, що повертає платформу головки вітродвигуна до тих пір. поки віндрози не будуть лежати в площині, паралельній до напрямку вітру. Крильчате ветроколесо з горизонтальною віссю обертання може розташовуватися перед вежею та за нею. В останньому випадку лопата піддається постійному багаторазовому впливу змінних сил при проходженні в тіні вежі, що одночасно значно підвищує рівень шуму. Для регулювання потужності та обмеження частоти обертання вітроколеса застосовується ряд способів, у тому числі поворот лопатей або їх частини навколо своєї поздовжньої осі, а також закрилки, клапани на лопатях та інші способи. Основними перевагами вітроустановок з горизонтальною віссю обертання вітроколеса є те, що умови обтікання лопат повітряним потоком постійні, не змінюються при повороті вітроколеса, а визначаються тільки швидкістю вітру. Завдяки цьому, а також досить високого значення коефіцієнта використання енергії вітру. ВЕУ крильчатого типу в даний час набули найбільшого поширення. Вертикальні (роторні) вітроколеса Іншим різновидом вітроколеса є ротор Савоніуса (рис. 2). Обертовий момент виникає при обтіканні ротора потоком повітря за рахунок різного опору опуклою і увігнутою частиною ротора. Колесо відрізняється простотою, але має дуже низький коефіцієнт використання енергії вітру – лише 0,10-0,15. В останні роки в ряді зарубіжних країн, особливо в Канаді, почали займатися розробкою вітродвигуна з ротором Дар'ї, запропонованим у Франції в 1920 р. Цей ротор має вертикальну вісь обертання і складається з двох-чотири вигнутих лопатей. Лопаті утворюють просторову конструкцію, яка обертається підлогу дією підйомних сил. що виникають на лопатях від вітрового потоку. У роторі Дар'ї коефіцієнт використання енергії вітру досягає значень 0,30-0,35. Останнім часом проводяться розробки роторного двигуна Дар'ї з прямими лопатями. Головною перевагою вітроустановок Дар'ї є те, що вони не потребують механізму орієнтації на вітер. У них генератор та інші механізми розміщуються на незначній висоті біля основи. Все це значно спрощує конструкцію. Однак серйозним органічним недоліком цих вітродвигунів є значна зміна умов обтікання крила потоком за один оборот ротора, що циклічно повторюється під час роботи. Це може викликати втомні явища і призводити до руйнування елементів ротора та серйозних аварій, що повинно враховуватися при конструюванні ротора (особливо при великих потужностях ВЕУ). Крім того, для початку роботи їх потрібно розкрутити. Вертикальні (карусельні, роторні) ВЕС – лопатеві механізми з вертикальною віссю обертання. Працюють за низьких швидкостей вітру, але мають малу ефективність. Тому зустрічаються вони досить рідко та застосовуються, як правило, у домашніх системах. У той же час, на відміну від горизонтальних, можуть працювати за будь-якого напрямку вітру, не змінюючи свого положення. Установка сама стежить "звідки вітер дме", отже, їй не потрібні додаткові пристрої. Карусельні вітроустановки тихохідні, що дозволяє застосовувати в них прості електросхеми для знімання енергії, зокрема асинхронні генератори. У той же час тихохідність обмежує застосування вертикальних ВЕС, оскільки змушує застосовувати редуктори, що підвищують, - мультиплікатори, що мають дуже низький ККД. Без мультиплікатора таке встановлення експлуатувати проблемно.
Залежність коефіцієнта використання енергії вітру ξ, від швидкохідності Z до різних типів вітроколес наведено на рис.3. Видно, що найбільше значення Е мають дво- і трилопатеві колеса з горизонтальною віссю обертання. Для них висока ξ зберігається в широкому діапазоні швидкохідності Z. Останнє суттєво, тому що вітроустановок доводиться працювати при швидкостях вітру, що змінюються у великих межах. Саме тому установки цього набули останніми роками найбільшого поширення.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ручка Nuwa Pen оцифрує рукописний текст у реальному часі ▪ Новий сенсор зображення для автомобільних камер ▪ Флеш-карта 64 Мбіт DataFlash від ATMEL
▪ розділ сайту Поради радіоаматорам. Добірка статей ▪ стаття Скріпка для бинта. Поради домашньому майстру ▪ стаття У якому алкогольному напої одним із головних компонентів є жіноча слина? Детальна відповідь ▪ стаття Лазерне випромінювання ▪ стаття Реактивний корабель. Фізичний експеримент
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page